JPS6129223A - 光−電気変換回路 - Google Patents

光−電気変換回路

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JPS6129223A
JPS6129223A JP15080784A JP15080784A JPS6129223A JP S6129223 A JPS6129223 A JP S6129223A JP 15080784 A JP15080784 A JP 15080784A JP 15080784 A JP15080784 A JP 15080784A JP S6129223 A JPS6129223 A JP S6129223A
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JP
Japan
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circuit
amplifier
voltage
signal
optical
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JP15080784A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Tanaka
勉 田中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6129223A publication Critical patent/JPS6129223A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/66Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/693Arrangements for optimizing the preamplifier in the receiver

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光信号を電気信号に変換する回路の中でも、特
に半導体レーザ等の発光出力を一定にするAPC回路や
、光出力が変動した場合でも電気出力が一定となる様な
AGC回路等に使用される光−電気変換回路に関する。
従来例の構成とその問題点 光フアイバ伝送では一般に発光ダイオード(LED)か
半導体レーザ(しD)が用いられる。LDは第1図に示
した様な光出力−順方向電流特性を持っており、温度変
化によりスレシホールド電流1thが変化して発光出力
が著しく変化するため、APC回路を用いて光出力を一
定にする方法がとられている。
まず、このAPC動作を第2図とともに説明する。伝送
信号として例えばパルス信号3を考えると、駆動回路1
でLD2を駆動し、受光素子4で光電変換した信号を光
−電気変換回路5を介して増幅し、ピークパワーをピー
ク出力検出回路6で検出し、このビークパワーが一定に
なる様にバイアス電流制御回路7によってLD2のバイ
アス電流を制御している。この様な制御をする場合、光
−電気変換回路5は光パワーの直流成分まで増幅する必
要がある。もし直流成分が増幅されなければ、ピーク出
力検出回路6におけるピーク検出では交流信号のP−P
値が検出されることになる。
なお、この交流信号のP−P値はLD2のバイアス電流
には関係せず、ぽは一定であるからバイアス制御は出来
ない。したがって、光−電気変換回路5はDC増幅器で
なければならない。しかし、光−電気変換回路5として
第2図に示した様なオペアンプを用いた電流検出回路を
用いた場合、オペアンプのオフセット電流が温度によっ
て変動するため、光パワーが零である出力電圧(基tI
I電情)レベルが温度によって変動し、この変動によっ
て制御I雷電圧変動Jる欠点があった。
また、このオフセット電流の温度変化を補償する回路と
しては、第3図に示ず様に光−電気変換と同じ回路を別
に設け、光が零となる基準電位を作る方法が考えられる
。ここで、8a 、 8bはオペアンプで、抵抗9a 
、9bでそれぞれ負帰還することにJ、り電流−電圧変
換器として動作し、ダイオード10a、10b 、 :
]ンデンサ11a、llbによッテ信号のピーク電圧が
検出される。8CはX点とY点との電位差を増幅するオ
ペアンプである。アンプ8a 、8bのIll電位をそ
れぞれVt 、V2としておき、X点とY点の電位差が
零になる様、即ち、光のピーク出力がV2−vlとなる
様に光出力レベルを自動調整する。この様な光パワーの
検出装置を用いると、オフセット電流による基準電圧の
温度変化は8a 、 8bでキャンセルされる。
しかし、この回路では基準電位の設定用としてアンプ8
bが別に必要となり、またアンプ8a。
8bの特性の違いによる誤差がさ【プられない欠点を有
する。
−h、光受光部では光信号を、電気信号に変換するが、
ファイバの距離により光受光レベルが変化Jるため出力
信号を一定に保つAGC回路が必要となる。次にこのA
GC回路を構成するための従来の光−電気変換回路の欠
点について記述する。
いま、受光素子としてPINホトダイオード〔以下、P
 I N −P Dと称す〕を用いたAGC回路の構成
を第4図とともに説明する。この回路は   (ビデA
・ベースバンド信号の受信回路のブロック図を示したも
ので、PIN−PO2で受光し、光電気変換回路5の出
力を利得可変増幅器15を通し、例えば信M l:) 
 P値が一定になる様にAGC動作させている。1Gは
信号P−P検出部、17は比較回路、18は制御回路で
ある。光−電気変換回路5 LL初段にFE丁12を用
い、出力を抵抗14で負帰還することにより電流−電圧
変換回路として動作“りる。第5し1は変fJ麿F11
= 0.71 、帯域/1MHz、入力容ff18.3
F)Fどしたどきの帰還抵抗R「をバラメークどし!、
=受光レベル(信号のP −、P iff )とS/N
のrTt P値を示す。この図かられかる様に1≧【が
人さい方がS/Nが良くなる。今、Rr=560にΩと
したときS/Nユ50 dBを得るに必要な受光パワー
は約−31dBmとなる。今、AGC範囲として−31
cLam −・−16dB+eの15d 3を考えたと
する。PIN−PO2の光電変換係数Aユ0.6A/W
とすると受光レベルが一16dBmの場合の光電流は、 25μW (−161iBm ) X O,6A/W=
 15 (μΔ)となる。光−電気変換回路の出力は光
電流と帰還抵抗の積で表わされるから、 560にΩ×15μA= 8.4(V)となり、このま
まではアンプの出力が飽和することになる。したがって
、この様な光−電気変換回路は使用出来ない。上記のA
GC範囲(−31圧BI11〜−16dBI11)を満
足させるためには、光−電気変換回路5が飽和しない出
力を約1vとすると    560にΩX(1/8.4
)−66にΩとなり、Rr<66にΩでなければならな
い。一方、Rr=56にΩとすると受光レベルが一31
cLBI11となったとき、第5図かられかる様にS/
Nユ46cLBとなってしまう。この様に、従来の光−
電気回路を用いたAGC回路では、AGC範囲を広くし
た場合は帰還抵抗Rfを小さくしなければならないので
最低受光レベルでのS/Nが悪くなる欠点があり、又、
反対に最低受光レベルのS/Nを良くしようとすると、
AGC範囲がせまくなる欠点があった。
発明の目的 本発明は変換係数を任意に設定してAPC回路に使用し
た場合には温度安定性を良くすることが出来、AGC回
路に応用すると最低受光レベルのS/Nを改善してAG
C範囲を拡大できる。光−電気変換回路を提供りること
を目的とする。
発明の構成 本発明の光−電気変換回路は、光信号を電気信号に変換
する受光素子と、変換された電気信号を増幅゛す゛る増
幅器と、前記受光素子出力の光電流を前記増幅器の入力
部に結合された負荷と前記増幅器に影費をムiえl、=
1い点とに任意の割合で分配覆る制御回路とを設置また
ことを特徴と覆る。
実施例の;;1明 以上、本発明の実施例を第6図〜第8図に基づいて説明
1−る。
第6図は本発明による光−電気変換回路を示す。
21は増幅器で抵抗22を介して負帰還することにより
電流−電圧変換器として動作づる。受光素子4は光信号
が入射すると光電流を出す定電流源とみなせる。この光
電流は1ミツタを互いに結合した2つの1−ランジスタ
 19.20によって制御電圧Vに応じて、負荷として
の抵抗22と23に分配される。
(l〔だし、負荷23はなくても良い)。したがって、
出力24は制御電圧Vによって変化する。この様に此の
回路は変換係数が可変である光−電気変換回路として動
作する。
この回路を、第2図で示したAPC回路に応用した場合
を考、える。制御信号Vに繰り返し周波数が遅いパルス
信号を与えたとすると、出力24の電圧波形は入力光信
号と制御信号の積で表わされるから第7図実線の様にな
り、底の部分は光入力が零の場合のアンプの出力となる
。破線は制御電圧■の波形である。従って、第7図に示
した出力波形26のP−P値が一定になる様にバイアス
電流を制御1れば、オペアンプのオフセット電流の温度
変化により基準電位が変動しても、波形26のP−P値
は一定であるから、APCの温度変化をはとんと零にす
ることが出来る。
次に本発明による光−電気回路を受信装置のAGC回路
に応用する場合を考える。第4図で示し     )た
AGC回路の光−電気変換回路5に第6図に示した回路
を用いた場合の受光電力とS/Nの関係につい(第8図
とともに説明する。帰遷抵抗R「= 560にΩとし、
AGC範囲を一31dB+n〜−16dJi11!と1
6と、−2!+、 2 dB m  (3II W )
までは信号電流がづべて増幅器21側に流れる様に特性
21の制御用LTvを与えると、入力光信号に応じ゛(
出力24は特性28のように1■まで増加する。この間
は第4図に示し1c利利得可変幅器15が動作して出力
を一定に保つ。これ以後の入力光信号に対しては信号電
流を抵抗23側にも配分し、出力24が常に1■となる
様制御する。この間のS/Nは特性29のようになる。
即ち、−25,24Bw+までは第5図と同様S/Nが
良くなるが、−25,2ctBm以上では信号電流が一
定となるのでS/Nはほぼ一定となるが、受光素子のシ
ョット雑音により、若干低下する。、この様なAGC方
式ではAGC方式帰還抵抗R「を大きく出来るため、最
低受光レベルでのS/Nを改善でき、又AGC範囲も広
く出来る。
発明の効果 以−L説明した様に、本発明の光−電気変換回路は制御
回路によって受光素子から増幅器への光電流を配分して
変換係数を任意に設定出来るので、APC回路に応用す
るど温度安定性′を良くすることが出来る。また、AG
C回路に応用すると最低受光レベルのS/Nを良くし、
AGO範囲を大きくすることが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体レーザの特性図、第2図は従来の光−電
気変換回路とAGC回路のブロック図、第3図は温度補
償とした従来の光−電気変換回路の構成図、第4図は従
来の光−電気変換回路を用いたAGC回路のブロック図
、第5図は受光レベルとS/Nの関係を表わす特性図、
第6図は本発明による実施例の構成図、第7図はAPC
動作説明図、第8図は本発明の光−電気変換回路をAG
Cに応用したときの特性図である。 4・・・受光素子、5・・・充電変換回路、19.20
・・・トランジスタ、22.23・・・抵抗(負荷)、
21・・・増幅器代理人   森  本  義  弘 第1図 第3図 Ill。 第4図 第5図 −J5  −30 −25 −a7 RECEIVED PDWERCtlBm’JtA  
m6r5!U 負、7図 第8図 ’j?Wbべル(dBm)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光信号を電気信号に変換する受光素子と、変換され
    た電気信号を増幅する増幅器と、前記受光素子出力の光
    電流を前記増幅器の入力部に結合された負荷と前記増幅
    器に影響を与えない点とに任意の割合で分配する制御回
    路とを設けた光−電気変換回路。 2、信号電流を任意の割合で分配する制御回路を、エミ
    ッタが互いに結合された2つのトランジスタで構成した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光−電気
    変換回路。
JP15080784A 1984-07-19 1984-07-19 光−電気変換回路 Pending JPS6129223A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02200030A (ja) * 1989-01-30 1990-08-08 Oki Electric Ind Co Ltd 電流・電圧変換回路
EP0480182A2 (en) * 1990-10-09 1992-04-15 International Business Machines Corporation Noise cancelling circuitry for optical systems

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0480182A2 (en) * 1990-10-09 1992-04-15 International Business Machines Corporation Noise cancelling circuitry for optical systems
EP0480182A3 (en) * 1990-10-09 1992-05-20 International Business Machines Corporation Noise cancelling circuitry for optical systems

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